機(jī)械密封在灰水和污水環(huán)境下的應(yīng)用

趙世雄

【摘 要】 隨著密封技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械密封作為一種性價(jià)比合理、抗?jié)B漏能力強(qiáng)的密封形式已在各傳動(dòng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。該文分析了熱電廠沖灰沖渣泵和熱網(wǎng)首站外網(wǎng)循環(huán)泵各種故障產(chǎn)生的原因，介紹了新型機(jī)械密封在沖灰沖渣泵和外網(wǎng)循環(huán)泵中的改造方案和實(shí)施過程。通過實(shí)踐驗(yàn)證，新型機(jī)械密封在灰水及污水環(huán)境中，運(yùn)行平穩(wěn)，以往故障不再發(fā)生，水泵的安全性和可靠性得到了極大提高。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械密封；灰水；污水；抗?jié)B漏

鐵煤集團(tuán)熱電廠的水泵：沖渣泵2臺(tái)、沖灰泵共2臺(tái)、熱網(wǎng)首站外網(wǎng)循泵共7臺(tái)。它們分別負(fù)責(zé)電廠130噸鍋爐下部撈碎渣機(jī)的沖渣供水和鍋爐除塵器下部沖灰器供水、以及負(fù)責(zé)礦區(qū)采暖系統(tǒng)中，電廠首站至水暖廠換熱站間的二級網(wǎng)熱水循環(huán)的關(guān)鍵作用。1997年10月按設(shè)計(jì)進(jìn)行了外網(wǎng)循環(huán)泵的安裝，循環(huán)泵軸部密封采用了較先進(jìn)的機(jī)械密封形式。2010年沖灰、沖渣泵由于系統(tǒng)的改造更換了新泵型，同樣采用了軸部機(jī)械密封形式。水泵軸部密封采用機(jī)械密封形式和原軸部盤根線密封相比，避免了軸部護(hù)套的磨損和更換，不用經(jīng)常調(diào)整更換盤根，將大大減少檢修維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度，滲漏量幾乎為零。有利于泵房設(shè)備和環(huán)境的衛(wèi)生達(dá)標(biāo)。但由于當(dāng)初在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、水泵選型、安裝上考慮欠妥，在選擇水泵密封形式上只是考慮機(jī)械密封性能較好，便于檢修和維護(hù)，沒有考慮到機(jī)械密封密封對介質(zhì)的要求十分嚴(yán)格，水內(nèi)的顆粒介質(zhì)隨水泵的高速旋轉(zhuǎn)，不斷的沖刷磨損機(jī)械密封的密封面，使其加速磨損，使用壽命大大降低。其一旦泄露就無法修復(fù)，只能進(jìn)行更換，還有它對安裝技術(shù)要求較高的缺點(diǎn)也暴露出來，導(dǎo)致了因經(jīng)常更換機(jī)械密封，而需相應(yīng)頻繁的切換設(shè)備、調(diào)整運(yùn)行系統(tǒng)。雖然后期進(jìn)行了多方面嘗試，更換密封生產(chǎn)廠家，更換不同材質(zhì)的密封面等仍無法解決其根本問題。因此，為維護(hù)生產(chǎn)穩(wěn)定，有必要對原有機(jī)械密封重新進(jìn)行選取和安裝。

一、問題產(chǎn)生的原因分析

（一）熱網(wǎng)二級網(wǎng)系統(tǒng)水質(zhì)問題

系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn) 外網(wǎng)循環(huán)泵機(jī)械密封滲漏問題比較突出。在檢修人員和相關(guān)技術(shù)人員的多方面調(diào)整，調(diào)試下，不見明顯好轉(zhuǎn)。運(yùn)行人員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)循泵的填料室時(shí)常有小股的水間歇外漏，檢查循泵泵軸，無竄動(dòng)和跳動(dòng)、運(yùn)行正常。最后檢測循環(huán)水水質(zhì)較混，內(nèi)含少量顆粒。分析得出的結(jié)論是熱網(wǎng)二級網(wǎng)管路每年的維修和建設(shè)過程中會(huì)混入部分泥沙。雖通過系統(tǒng)內(nèi)的排污器經(jīng)常排污仍達(dá)不到機(jī)械密封的使用要求。

（二）沖灰、沖渣系統(tǒng)水質(zhì)問題

沖灰、沖渣系統(tǒng)改造投運(yùn)后，平穩(wěn)運(yùn)行一段時(shí)間，水泵也出現(xiàn)了機(jī)械密封間歇滲漏的現(xiàn)象表現(xiàn)和外網(wǎng)循環(huán)泵的密封出現(xiàn)的故障形式一樣，由于選泵密封形式之前，對儲(chǔ)灰壩灰水進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，水質(zhì)符合機(jī)械密封要求。在對沖灰渣泵體內(nèi)部的檢修過程中，發(fā)現(xiàn)泵體內(nèi)殘留有少量片狀灰垢，經(jīng)過對系統(tǒng)的多方面分析，得出垢片的結(jié)論是由于運(yùn)行多年的回水管路（灰壩至電廠6.4公里）管內(nèi)壁積垢，切換管路的過程中，由于管路冷熱溫度和壓力變化造成管路內(nèi)壁積垢部分脫落。 摻雜在回水中流到?jīng)_灰渣水池后進(jìn)入沖灰渣泵，造成水質(zhì)顆粒超標(biāo)。

（三）機(jī)械密封的失效分析

機(jī)械密封運(yùn)行過程中，密封面的磨損是不可避免的，由于密封面是耐磨材質(zhì)，正常磨損十分輕微，外部旋轉(zhuǎn)環(huán)內(nèi)設(shè)置的彈簧持續(xù)向靜止環(huán)施加一定的壓力，保證旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)密封面緊密結(jié)合。清水介質(zhì)時(shí)，機(jī)械密封運(yùn)行100小時(shí)后，密封面的磨損不應(yīng)大于0.02mm，使用周期一般不少于一年。但灰水或污水狀態(tài)下，機(jī)械密封運(yùn)行初期，密封面結(jié)合緊密，滲漏量微乎其微，介質(zhì)里面的顆粒和懸浮物無法進(jìn)入密封結(jié)合面，但會(huì)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)體內(nèi)腔的加力彈簧周圍，逐漸沉積包裹彈簧，淤積一定程度后，造成彈簧很難變形。運(yùn)行一段時(shí)間密封面磨損后由于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)彈簧不能及時(shí)施加彈力給旋轉(zhuǎn)體密封面，結(jié)合面間隙逐漸加大，開始滲漏，介質(zhì)里面的細(xì)小顆粒隨水進(jìn)入密封結(jié)合面。細(xì)小顆粒加速密封面的磨損，隨著密封結(jié)合面越來越粗糙，漏量也逐漸增大，隨著間隙越來越大，更大的顆粒進(jìn)入密封結(jié)合面，磨損速度跳躍式上升，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)燒損機(jī)械密封。

二、解決方案

為了水泵安全、穩(wěn)定、可靠的投入運(yùn)行，需要一種能適應(yīng)灰水和污水環(huán)境的機(jī)械密封。通過以上對沖灰沖渣水泵和外網(wǎng)循環(huán)泵的工況分析，了解了機(jī)械密封燒損原因。我們決定采用其它結(jié)構(gòu)的密封，因?yàn)橐ＷC水泵介質(zhì)符合原有機(jī)械密封的要求，憑借現(xiàn)有設(shè)備和設(shè)施無法做到。新型密封應(yīng)具有如下特點(diǎn)：

（1） 密封面應(yīng)有較高的硬度，用來抵御雜質(zhì)的磨損和沖刷。

（2）避免使用多彈簧機(jī)械密封，因其單個(gè)彈力弱小，易被雜質(zhì)束縛。

（3）旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的彈簧應(yīng)有隔離雜質(zhì)的能力，避免雜質(zhì)淤積在彈簧周圍。

綜合機(jī)械密封以上特點(diǎn)，多方面聯(lián)系其它機(jī)械密封使用單位、機(jī)械密封生產(chǎn)廠家和水泵生產(chǎn)廠家，經(jīng)多方面比較論證，最后選用一種型號：11—BURGMANN SH的機(jī)械密封，它的特點(diǎn)是：

（1）高硬度合金配合碳化硅密封面。

（2）旋轉(zhuǎn)體內(nèi)配置單彈簧。

（3）旋轉(zhuǎn)體彈簧外部設(shè)置一層彈性橡膠，能隔離介質(zhì)內(nèi)雜質(zhì)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)體。

三、方案實(shí)施

由于外網(wǎng)循環(huán)泵只能冬季運(yùn)行，一旦改造失敗，影響礦區(qū)供熱。試驗(yàn)對象選定沖灰渣泵，2010年6月至10月，根據(jù)沖灰渣泵原密封尺寸，選出相對應(yīng)的新密封型號并進(jìn)行采購。分別對4臺(tái)沖灰渣泵進(jìn)行密封改造。沖灰渣泵更換新型密封后投入運(yùn)行，平穩(wěn)運(yùn)行一年后機(jī)械密封無滲漏。

2011年10月，沖灰渣泵全年不間斷運(yùn)行一年后，對沖灰、沖渣泵進(jìn)行密封改造后的解體檢查。改造后的密封工況良好，仍然可以繼續(xù)使用，因沖灰渣泵運(yùn)行一年期間，未進(jìn)行任何調(diào)整和維護(hù)。決定將新型密封更換到外網(wǎng)循環(huán)泵上。

2012年對2#、3#外網(wǎng)循環(huán)泵進(jìn)行密封改造，改造后的循環(huán)泵經(jīng)過一個(gè)采暖期的運(yùn)行，未發(fā)生滲漏現(xiàn)象，今年檢修2#、3#外網(wǎng)循環(huán)泵的過程中，檢查運(yùn)轉(zhuǎn)5個(gè)月的機(jī)械密封，密封面光潔磨損輕微，完全還可以再運(yùn)行一個(gè)冬季。拆解下旋轉(zhuǎn)體后，檢查內(nèi)部清潔，彈簧光亮。

經(jīng)過3年的運(yùn)行試驗(yàn)，證明新型機(jī)械密封完全適應(yīng)灰水和污水介質(zhì)，保證了設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。今年將對剩余的外網(wǎng)循環(huán)泵密封進(jìn)行改造。

四、實(shí)施效果

（1）更換新型機(jī)械密封在灰水或污水工況下，設(shè)備可以連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行2—3年。

（2）避免因密封漏水，污水進(jìn)入軸承室而損害軸承。延長了設(shè)備運(yùn)行周期。

（3）設(shè)備除清理衛(wèi)生工作外，基本處于免維護(hù)狀態(tài)。

（4）降低檢修勞動(dòng)強(qiáng)度，減少配件消耗。

（5）有利泵房環(huán)境和設(shè)備衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)。

五、結(jié)束語

此次改造方案實(shí)施后，通過連續(xù)的運(yùn)行和考察，改造后的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，故障消除?，F(xiàn)在泵房環(huán)境整潔，水泵無滲漏，日常處于免維護(hù)狀態(tài)，只需每年一次例行解體檢查。減少檢修人員投入，降低發(fā)電生產(chǎn)成本，為我廠實(shí)現(xiàn)輔機(jī)無人看守，遠(yuǎn)程操控奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。